DE102017211764B4 - C-arm for a medical examination or treatment facility - Google Patents
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Abstract
C-Bogen für eine medizinische Untersuchungs- oder Behandlungseinrichtung, der als Metallgussbauteil (7) ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere sich zumindest abschnittsweise längs des C-Bogens (2) erstreckende Versteifungsprofile (10) eingegossen sind.C-arm for a medical examination or treatment device, which is designed as a metal casting component (7), characterized in that one or more stiffening profiles (10) extending at least in sections along the C-arm (2) are cast.
Description
Die Erfindung betrifft einen C-Bogen für eine medizinische Untersuchungs- oder Behandlungseinrichtung, der als Metallgussbauteil ausgeführt ist.The invention relates to a C-arm for a medical examination or treatment device, which is designed as a cast metal component.
Diverse medizinische Untersuchungs- oder Behandlungseinrichtungen weisen einen C-Bogen auf, an dem entsprechende Untersuchungs- oder Behandlungsgeräte, beispielsweise eine Strahlenquelle und ein Strahlungsempfänger angeordnet sind, die über den C-Bogen im Raum bewegbar sind. Ein Beispiel hierfür sind Röntgeneinrichtungen mit einer Röntgenstrahlenquelle und einem Röntgenstrahlungsempfänger. Sie dienen der Aufnahme von Durchleuchtungsbildern. Der C-Bogen ist üblicherweise an einer Bewegungseinrichtung, beispielsweise einem Stativ oder einem Mehrachslenkarm angeordnet, worüber er, da das Stativ oder der Gelenkarm um mehrere Freiheitsgrade bewegbar ist, im Raum bewegt werden kann, so dass die an dem Bogen angeordneten Gerätschaften entsprechend zum Patienten positioniert werden können.Various medical examination or treatment devices have a C-arm on which corresponding examination or treatment devices, for example a radiation source and a radiation receiver, are arranged, which can be moved in space via the C-arm. An example of this are X-ray devices with an X-ray source and an X-ray receiver. They are used to record fluoroscopic images. The C-arm is usually arranged on a movement device, for example a tripod or a multi-axis steering arm, via which, since the tripod or the articulated arm can be moved by several degrees of freedom, it can be moved in space so that the equipment arranged on the arch can be moved towards the patient can be positioned.
Es ist bekannt, einen solchen C-Bogen durch Strangpressen und anschließendes Rollen der C-Bogenform oder als Metallgussbauteil, üblicherweise aus Aluminium, herzustellen. Dabei ist die maximale Höhe des Querschnittsprofils des C-Bogens unter anderem durch die Isozentrumshöhe und den Mindesteinschubradius festgelegt. Die Bogenbreite wiederum ist durch die notwendige Beweglichkeit hinsichtlich der abzufahrenden Bewegungswinkel definiert.It is known to produce such a C-arm by extrusion and subsequent rolling of the C-arm shape or as a cast metal component, usually made of aluminum. The maximum height of the cross-sectional profile of the C-arm is determined, among other things, by the isocenter height and the minimum insertion radius. The arch width, in turn, is defined by the necessary mobility with regard to the movement angle to be covered.
Bei verschiedenen Untersuchungs- oder Behandlungsverfahren wird der C-Bogen mit hoher Geschwindigkeit um den Patienten bewegt, um hierüber 3D-Bilder aufzunehmen. Hierbei sind zunehmend höhere Anforderungen bezüglich der Steifigkeit und der Erhöhung der Eigenfrequenz des C-Bogens gestellt, um die gewünschte Bildqualität und insbesondere Laufruhe zu erzielen. Damit die Steifigkeit des C-Bogens erhöht werden kann ist es erforderlich, die Wandstärke entsprechend zu erhöhen, was zum einen jedoch die Herstellung des C-Bogens zunehmend erschwert und zwangsläufig auch eine erhebliche Gewichtserhebung zur Folge hätte, das heißt, dass die bewegte Masse hierüber zunimmt, was nachteilig ist. Zum andere würde die Eigenfrequenz wieder reduziert werden, was ebenfalls im Hinblick auf eine stabile Bogenbewegung nachteilig ist.In various examination or treatment processes, the C-arm is moved around the patient at high speed in order to record 3D images. Increasingly higher demands are made here with regard to the rigidity and the increase in the natural frequency of the C-arm in order to achieve the desired image quality and, in particular, smoothness. So that the rigidity of the C-arm can be increased, it is necessary to increase the wall thickness accordingly, which on the one hand makes the production of the C-arm increasingly difficult and inevitably would also result in a considerable increase in weight, i.e. the moving mass over it increases, which is disadvantageous. On the other hand, the natural frequency would be reduced again, which is also disadvantageous with regard to a stable arc movement.
Aus
Ferner ist aus
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, einen demgegenüber verbesserten C-Bogen anzugeben.The invention is thus based on the problem of specifying a C-arm which is improved in comparison.
Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß ein C-Bogen für eine medizinische Untersuchungs- oder Behandlungseinrichtung vorgesehen, der als Metallgussbauteil ausgeführt ist, wobei ein oder mehrere sich zumindest abschnittsweise längs des C-Bogens erstreckende Versteifungsprofile eingegossen sind.To solve this problem, a C-arm for a medical examination or treatment device is provided according to the invention, which is designed as a metal cast component, with one or more stiffening profiles extending at least in sections along the C-arm being cast.
Der erfindungsgemäße C-Bogen ist als Metallgussbauteil, bevorzugt aus Aluminium, hergestellt. Er zeichnet sich dadurch aus, dass in das Metallgussbauteil ein, vorzugsweise mehrere Versteifungsprofile eingegossen sind. Diese Versteifungsprofile erstrecken sich längs des C-Bogens, sind also entsprechend der Bogenform geformt, wobei sie sich vorzugsweise über nahezu die gesamte Länge des Bogens erstrecken. Durch das Eingießen dieses oder dieser Versteifungsprofile, die bevorzugt möglichst weit entfernt von der neutralen Faser des Bogens positioniert werden, lässt sich die Steifigkeit des C-Bogens deutlich erhöhen. Die durch das Eingießen der Versteifungsprofile gegebene Gewichtserhöhung ist, da die Versteifungsprofile nur einen geringen Teil des Bogengewichts ausmachen, akzeptabel bis vernachlässigbar.The C-arm according to the invention is produced as a cast metal component, preferably made of aluminum. It is characterized in that one, preferably several reinforcement profiles are cast into the cast metal component. These stiffening profiles extend along the C-arm, that is to say are shaped in accordance with the arch shape, whereby they preferably extend over almost the entire length of the arch. By pouring this or these stiffening profiles, which are preferably positioned as far away as possible from the neutral fiber of the arch, the rigidity of the C-arm can be significantly increased. The increase in weight resulting from the pouring in of the stiffening profiles is acceptable to negligible, since the stiffening profiles only make up a small part of the weight of the arch.
Durch die Integration respektive das Eingießen dieses oder dieser Versteifungsprofile kann folglich der C-Bogen in seiner gewünschten Dimension beibehalten werden, eine Erhöhung der Wandstärke und Ähnliches zur Steifigkeitserhöhung ist nicht erforderlich. Gleichwohl ist der C-Bogen deutlich steifer, verglichen mit einem reinen Metallgussbauteil, und kann die an ihn gesetzten Anforderungen auch für Bewegungen mit sehr hohen Geschwindigkeiten ohne weiteres erfüllen.By integrating or pouring in this or these stiffening profiles, the C-arm can consequently be retained in its desired dimension, an increase in wall thickness and the like to increase rigidity is not necessary. At the same time, the C-arm is significantly stiffer compared to a pure metal cast component and can easily meet the requirements placed on it, even for movements at very high speeds.
Bevorzugt ist das oder sind die Versteifungsprofile Hohlprofile, insbesondere mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt, was sich vorteilhaft auf eine nur unmerkliche Gewichtserhöhung auswirkt.The reinforcement profile or profiles are preferably hollow profiles, in particular with a rectangular or square cross-section, which has an advantageous effect on an only imperceptible increase in weight.
Zur Steifigkeitserhöhung weist das oder weisen die Versteifungsprofile vorzugsweise einen E-Modul auf, der deutlich höher ist als der des Metallgussbauteils. Dieses ist bevorzugt aus Aluminium, während das oder die Versteifungsprofile bevorzugt aus Stahl sind.To increase the rigidity, the reinforcement profile or profiles preferably have a modulus of elasticity that is significantly higher than that of the cast metal component. This is preferably made of aluminum, while the reinforcement profile or profiles are preferably made of steel.
Der Bogen selbst weist bevorzugt einen rechteckigen hohlen Querschnitt auf, wobei in diesem Fall bevorzugt vier Versteifungsprofile vorgesehen sind, die in Rechteckform angeordnet sind, mithin also im Bereich der Ecken des rechteckigen C-Bogens. Sie befinden sich folglich im Bereich der Randfasern und außerhalb der neutralen Faser, was für die Bogenversteifung vorteilhaft ist.The arch itself preferably has a rectangular hollow cross-section, in which case four stiffening profiles are preferably provided, which are arranged in a rectangular shape, that is to say in the region of the corners of the rectangular C-arm. They are therefore located in the area of the edge fibers and outside the neutral fibers, which is advantageous for the stiffening of the arch.
Eine zweckmäßige Weiterbildung sieht vor, zwei benachbarte Versteifungsprofile über ein oder mehrere Verbindungselemente miteinander zu verbinden. Das heißt, dass in das Metallgussbauteil quasi ein Versteifungsskelett eingegossen wird, bestehend aus in diesem Fall mehreren Versteifungsprofilen, insbesondere in Form der Hohlprofile, die über entsprechende Verbindungselemente entweder nur lokal oder über ihre gesamte Länge miteinander verbunden sind. Diese Verbindungselemente können durch Schweiß- oder Klebverbindungen mit den Versteifungsprofilen verbunden sein, sie sind also bevorzugt aus dem gleichen Material wie die Versteifungsprofile. Solche Verbindungsprofile sind beispielsweise Bleche oder Platten, die bevorzugt entsprechende Durchbrechungen aufweisen, um den Durchtritt des Gussmaterials zu ermöglichen. Es kommen also entsprechende gelochte Stegbleche oder Stegplatten zum Einsatz, die die Versteifungsprofile verbinden. Im Falle einer rechteckigen Querschnittsform des Bogens ergibt sich folglich eine eingegossene, ebenfalls rechteckige Versteifungsgeometrie.An expedient further development provides for two adjacent stiffening profiles to be connected to one another via one or more connecting elements. This means that a stiffening skeleton is cast into the cast metal component, consisting in this case of several stiffening profiles, in particular in the form of hollow profiles, which are connected to one another either locally or over their entire length via corresponding connecting elements. These connecting elements can be connected to the stiffening profiles by welding or adhesive connections, so they are preferably made of the same material as the stiffening profiles. Such connecting profiles are, for example, metal sheets or plates, which preferably have corresponding openings in order to enable the casting material to pass through. Corresponding perforated web plates or web plates are used that connect the stiffening profiles. In the case of a rectangular cross-sectional shape of the arch, a cast-in, likewise rectangular reinforcement geometry results.
Der erfindungsgemäße C-Bogen zeichnet sich insgesamt durch eine deutlich erhöhte Steifigkeit bei einer Beanspruchung auf Biegung oder Torsion aus. Auch kann durch die Integration des oder der Versteifungsprofile, gegebenenfalls auch des oder der Versteifungselemente die Eigenfrequenz erhöht werden, was sich ebenfalls positiv auf den Bewegungs- und damit den Bildaufnahmebetrieb auswirkt. Auch kann die Höhe des C-Bogenprofils und somit die Isozentrumshöhe bei gleichbleibender Systemsteifigkeit reduziert werden, da natürlich auch die Möglichkeit besteht, durch das Eingießen der Versteifungsbauteile den C-Bogen insgesamt deutlich schmäler oder schlanker zu konfigurieren, bei gleicher, bisher gegebener Steifigkeit, was sich vorteilhaft auf die Bogenhöhe und die Isozentrumshöhe auswirkt.The C-arm according to the invention is characterized overall by a significantly increased rigidity when subjected to bending or torsion stress. The natural frequency can also be increased by integrating the stiffening profile (s), possibly also the stiffening element (s), which also has a positive effect on the movement and thus the image recording operation. The height of the C-arm profile and thus the isocenter height can also be reduced while maintaining the same system rigidity, since of course there is also the possibility of configuring the C-arm overall to be significantly narrower or slimmer by pouring in the stiffening components, with the same, previously given rigidity has a beneficial effect on the arch height and the isocenter height.
Neben dem C-Bogen selbst betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen C-Bogens in einem Metallgussverfahren, mit folgenden Schritten:
- - Einbringen eines oder mehrerer sich zumindest abschnittsweise längs des fertigen C-Bogens erstreckender Versteifungsprofile in eine Gießform, und
- - Gießen des C-Bogens unter Einbettung des oder der Versteifungsprofile in der Gießform.
- Introducing one or more stiffening profiles extending at least in sections along the finished C-arm into a casting mold, and
- - Casting of the C-arm with embedding of the reinforcement profile or profiles in the casting mold.
Es werden also für den eigentlichen Bogenguss das oder die Versteifungsprofile, egal wie diese nun konkret im Querschnitt ausgeformt sind respektive wie weit sie sich abschnittsweise um den fertigen Bogen erstrecken, und gegebenenfalls zusätzliche Versteifungselemente, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, in die Form eingebracht und positioniert. Anschließend wird die Form mit dem Metall, üblicherweise natürlich Aluminium, ausgegossen, so dass die entsprechenden Versteifungsbauteile eingebettet werden und der fertige, hinreichend versteifte C-Bogen hergestellt wird.For the actual arch casting, the stiffening profile (s), regardless of how they are specifically shaped in cross-section or how far they extend in sections around the finished arch, and possibly additional stiffening elements, which will be discussed below, are introduced into the mold and positioned . The mold is then filled with the metal, usually aluminum, of course, so that the corresponding stiffening components are embedded and the finished, sufficiently stiffened C-arm is produced.
Als Versteifungsprofil oder Versteifungsprofile werden bevorzugt Hohlprofile, bevorzugt mit viereckigen und insbesondere quadratischen Querschnitt verwendet.The stiffening profile or stiffening profiles used are preferably hollow profiles, preferably with a square and, in particular, a square cross section.
Der Bogen selbst wird, wie beschrieben, bevorzugt aus Aluminium gegossen, während als Versteifungsprofil oder Versteifungsprofile solche aus Stahl verwendet werden, mithin also Profile, die einen deutlich höheren E-Modul als das Metallgussbauteil respektive das Gussmaterial aufweisen.The arch itself is, as described, preferably cast from aluminum, while the stiffening profile or stiffening profiles used are those made of steel, i.e. profiles that have a significantly higher modulus of elasticity than the cast metal component or the cast material.
Die Versteifungsprofile werden bevorzugt in Rechteckform angeordnet und im Bereich der Ecken des einen rechteckigen hohen Querschnitt aufweisenden C-Bogens eingegossen, was für eine Steifigkeitserhöhung besonders zweckmäßig ist.The stiffening profiles are preferably arranged in a rectangular shape and cast in the area of the corners of the C-arm, which has a rectangular high cross section, which is particularly useful for increasing the rigidity.
Schließlich können zwei benachbarte Versteifungsprofile über ein oder mehrere Verbindungselemente miteinander verbunden werden, welche Verbindungselemente ebenfalls eingegossen werden. Diese Verbindungselemente sind bevorzugt ebenfalls aus dem gleichen Material wie die Versteifungsprofile, also vorzugsweise ebenfalls aus Stahl, und sind mit diesen verklebt oder verschweißt. Werden beispielsweise vier Versteifungsprofile im Bereich der Bogenecken positioniert, so werden diese über entsprechende Verbindungselemente beispielsweise zu einer Rechteckform verbunden, so dass sich quasi ein rechteckiges, sich bevorzugt längs nahezu der gesamten Bogenlänge erstreckendes Versteifungsskelett ergibt.Finally, two adjacent stiffening profiles can be connected to one another via one or more connecting elements, which connecting elements are also cast in. These connecting elements are preferably also made of the same material as the stiffening profiles, that is to say preferably also made of steel, and are glued or welded to them. If, for example, four stiffening profiles are positioned in the area of the arch corners, they are connected to a rectangular shape via corresponding connecting elements, so that a quasi-rectangular stiffening skeleton is obtained, preferably extending along almost the entire arch length.
Als Verbindungsprofile können bevorzugt Bleche oder Platten verwendet werden, die vorzugsweise mit Durchbrechungen versehen sind, also Lochblech oder Lochplatten.Sheets or plates can preferably be used as connecting profiles, which are preferably provided with openings, that is, perforated sheet metal or perforated plates.
Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung schließlich eine medizinische Untersuchungs- und/oder Behandlungseinrichtung umfassend einen C-Bogen der beschriebenen Art.In addition to the method, the invention finally relates to a medical examination and / or treatment device comprising a C-arm of the type described.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen medizinischen Untersuchungs- oder Behandlungseinrichtung umfassend einen erfindungsgemäßen C-Bogen, -
2 eine Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen C-Bogen einer ersten Ausführungsform, und -
3 eine Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen C-Bogen einer zweiten Ausführungsform.
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1 a schematic diagram of a medical examination or treatment device according to the invention comprising a C-arm according to the invention, -
2 a sectional view through a C-arm according to the invention of a first embodiment, and -
3rd a sectional view through a C-arm according to the invention of a second embodiment.
Ein erstes Beispiel eines C-Bogens
Ersichtlich weist der C-Bogen
Wie bereits bei dem Beispiel gemäß
Es ergibt sich also eine Art Versteifungsskelett, das vollständig und allseitig in den Metallgusskörper eingebettet respektive eingegossen ist.The result is a kind of reinforcement skeleton that is completely embedded or cast on all sides in the cast metal body.
Zur Herstellung werden die Versteifungsprofile
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.The stiffening profiles are used for
Although the invention has been illustrated and described in more detail by the preferred exemplary embodiment, the invention is not restricted by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention.
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